l'clairagisme

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L'éclairagisme
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INTRODUCTION
L'énergie existe sous de multiples formes,
notamment mécanique, thermique, chimique,
électrique, rayonnante et nucléaire.
L'énergie peut passer d'une forme à une autre,
ou se décomposer en plusieurs formes, mais
l'énergie totale du système demeure constante.
Mis en évidence par les physiciens du début du
XIXe siècle, ce principe de la conservation de
l'énergie est l'une des bases de la mécanique et
de la thermodynamique.
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INTRODUCTION
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ETUDE DE LECLAIRAGE
Si le soleil constitue la principale source
dénergie lumineuse durant le jour, la moitié de
notre existence serait dans la nuit, sil ny
avait pas déclairage. Cest grâce à
lélectricité que lactivité humaine peut
continuer, et léclairage constitue une part
importante de lutilisation de lénergie
électrique.
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ETUDE DES LOIS GENERALES
Décomposition de la lumière
Le rayonnement se définit comme une émission
dénergie comportant plusieurs radiations
élémentaires, chaques radiations étant
caractérisées par sa longueur donde.
On peut assimiler la lumière à un rayonnement
qui se transmet à la vitesse de 300 000 km/s.
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ETUDE DES LOIS GENERALES
Décomposition de la lumière
La longueur donde de la lumière est donné par la
relation
n Vitesse de la lumière en m/s
l longueur donde en m
f fréquence en Hz
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ETUDE DES LOIS GENERALES
Décomposition de la lumière
En envoyant sur un prisme un rayon lumineux en
provenance du soleil, on observe une
décomposition de la lumière en couleur
élémentaire ( arc-en-ciel ).
Chaque couleur élémentaire correspond à une
radiation particulière.
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ETUDE DES LOIS GENERALES
Décomposition de la lumière
Lensemble de ces radiations constitue le
spectre de la source lumineuse.
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ETUDE DES LOIS GENERALES
Etude du spectre lumineux
Chaque source lumineuse fournit un ensemble de
radiations différentes. Létude des spectres
lumineux ( analyse spectrale ) fournit des
renseignements importants pour le choix des
lampes déclairages, dautant que la sensibilité
de lil est différentes selon les couleurs.
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ETUDE DES LOIS GENERALES
Etude du spectre lumineux
On peut en conclure que lil humain nest
sensible quaux radiations dont les longueurs
dondes sont comprises entre 400 et 800 nm.
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ETUDE DES LOIS GENERALES
La classifications des radiations
Les radiations de la lumière ne représentent
quune très faible partie de lensemble des
radiations qui nous entoure.
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ETUDE DES LOIS GENERALES
La classifications des radiations
Les radiations de la lumière ne représentent
quune très faible partie de lensemble des
radiations qui nous entoure.
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LES GRANDEURS PHOTOMETRIQUES
La technique de léclairage se réfère à la
photométrie, qui mesure les grandeurs lumineuses,
lintensité lumineuse, le flux lumineux et
l'éclairement.
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LES GRANDEURS PHOTOMETRIQUES
Lintensité lumineuse
Pour une source lumineuse donnée, lintensité
lumineuse I caractérise la densité dénergie
lumineuse rayonnée par seconde dans une direction
donnée.
Symbole I Unité Candéla ( Cd )
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LES GRANDEURS PHOTOMETRIQUES
Le flux lumineux
Pour une source lumineuse donnée, le flux
lumineux F caractérise la quantité dénergie
lumineuse rayonnée par seconde ( quantité totale
de la lumière ).
C est le flux émis par une source ponctuelle
uniforme de 1 candela ( 1cd ) dans langle solide
de 1 stéradian.
Symbole F ou F Unité Lumen ( Lm )
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LES GRANDEURS PHOTOMETRIQUES
Léclairement
Pour une source lumineuse donnée, léclairement
E caractérise le flux lumineux reçu en un point
dune surface donnée.
Symbole E Unité Lux (Lx )
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LES GRANDEURS PHOTOMETRIQUES
Léclairement
Un lux correspond à un flux lumineux reçu par
une surface dun mètre carré.
Léclairement se mesure avec un luxmètre.
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LES GRANDEURS PHOTOMETRIQUES
Léclairement
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LES GRANDEURS PHOTOMETRIQUES
La luminance
Pour une source lumineuse donnée, la luminance L
caractérise la sensation visuelle dune lampe ou
d un luminaire, mais aussi de tout objet
susceptible de renvoyer la lumière quil reçoit.
Symbole L Unité Cd/m2
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LES GRANDEURS PHOTOMETRIQUES
Lefficacité lumineuse
Pour une source lumineuse donnée, lefficacité
lumineuse K caractérise le flux lumineux émis par
unité de puissance électrique consommée.
Symbole K Unité Lm/W
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CARACTERISTIQUES DES SOURCES LUMINEUSES
La température de couleur
La température de couleur, exprimée en Kelvin
(K), caractérise lambiance lumineuse, chaude ou
froide, crée par une lampe.
L'échelle kelvin est identique à celle des
degrés Celcius, mais elle commence au zéro
absolu, soit -273C.
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CARACTERISTIQUES DES SOURCES LUMINEUSES
Le rendu des couleurs
Il caractérise laptitude des sources lumineuses
à ne pas déformer laspect coloré habituel des
surfaces quelles éclairent.
Par convention, cet indice est compris entre 0
et 100, et possède comme abréviation IRC.
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LA CONVERSION DENERGIE PAR INCANDESCENCE
Les lampes à incandescence
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LA CONVERSION DENERGIE PAR INCANDESCENCE
Principe
En 1841, James Prescott Joule fut le premier à
comprendre que dans tout matériau électrique, il
y a dégagement de chaleur, c'est l'effet
 Joule .On utilise cette loi pour les lampes à
incandescence.
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LA CONVERSION DENERGIE PAR INCANDESCENCE
Constitution
Dans la lampe à incandescence, il n'y a que deux
composants essentiels
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LA CONVERSION DENERGIE PAR INCANDESCENCE
Dans la lampe à incandescence , il n'y a que deux
composants essentiels
? Un filament métallique ( tungstène ) formant
une résistance électrique et parcouru par un
courant électrique. Ce courant électrique est
transformé en énergie calorifique. Du fait de sa
haute température, il se produit une énergie
lumineuse.
? Un gaz qui est un mélange de 2/3 d'argon et
de 1/3 d'azote. En remplaçant l'argon par du
krypton, on obtient une plus grande température
donc une lumière plus blanche.
Et pour éviter qu'il ne se détériore au contact
de l'oxygène, on le place dans un gaz inerte
(argon). Le filament était a l'origine en carbone
porté a 1800C. Maintenant il est en tungstène (
2600 C).
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LA CONVERSION DENERGIE PAR INCANDESCENCE
Caractéristiques principales
? Efficacité des ampoules faibles ( lt 20 Lm/W
) ? Excellent Indice de Rendu des
Couleurs ? Basse température de couleur (
ambiance chaude ) ? Branchement direct sur le
réseau ? Allumage instantanée ? Faible prix de
revient
La durée moyenne dune lampe est de 1000h.
Lincidence de la tension dalimentation sur la
durée de vie de la lampe est très importante.
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LA CONVERSION DENERGIE PAR INCANDESCENCE
Caractéristiques principales
La lampe à incandescence est disponible sous une
puissance de 25W, 40W, 60W, 75W, 100W ou 1000W et
sous une tension de 2,2V à 250V.
On ne les trouve qu'avec des culots à vis ou à
ergot (à baïonnettes).
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LA CONVERSION DENERGIE PAR INCANDESCENCE
utilisations
La lampe à incandescence permet un éclairage
décoratif extérieur et est surtout employée dans
le domestique ( faible prix dachat ).
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LA CONVERSION DENERGIE PAR INCANDESCENCE
Les lampes halogènes
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LA CONVERSION DENERGIE PAR INCANDESCENCE
Principe
Les lampes halogènes ( lampes à iode ) font
partie de la catégorie des lampes à
incandescences dans latmosphère desquelles on
introduit un gaz halogène.
Ce gaz halogène a pour propriété de créer un
cycle régénératif du tungstène du filament qui se
caractérise par ? labsence de perte de masse
du filament ? labsence de noircissement de
lampoule.
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LA CONVERSION DENERGIE PAR INCANDESCENCE
Remarques
La réalisation et lutilisation de ces lampes
posent quelques problèmes techniques
? la température élevée exige lutilisation de
quartz pour confectionner lampoule, ? lampoul
e de quartz doit être manipulée avec précaution
car toutes les traces de corps gras entraîne sa
détérioration à haute température.
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LA CONVERSION DENERGIE PAR INCANDESCENCE
Caractéristiques principales
? Efficacité des ampoules plus grande ? Excellent
Indice de Rendu des Couleurs ? Faible
encombrement ? Branchement direct sur le
réseau ? Durée de vie 2000 h ? Prix de revient
plus élevé quune ampoule ordinaire
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LA CONVERSION DENERGIE PAR INCANDESCENCE
utilisations
Les lampes halogènes sont très utilisés
aujourdhui éclairage automobile, projecteur
de cinéma, éclairage des grands espaces.
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LA CONVERSION DENERGIE PAR FLUORESCENCE
Les tubes fluorescents
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LA CONVERSION DENERGIE PAR FLUORESCENCE
Principe
Un corps est dit fluorescent lorsque frappé par
certaine radiation, il les absorbe et restitue
des radiations de plus grande longueur donde.
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LA CONVERSION DENERGIE PAR FLUORESCENCE
Principe
Pour allumer un tube fluorescent, il y a 2
périodes

? Dans la première période, on provoque une
décharge électrique dans un tube contenant de
l'argon et une très faible quantité de mercure.
Elle entraîne l'ionisation du gaz qui entraîne à
son tour la vaporisation du mercure. C'est la
période d'amorçage du tube. Elle nécessite une
tension assez élevée.
? La deuxième période se fait une fois
l'ionisation réalisée, une tension plus faible
suffit pour entretenir le déplacement des
électrons dans le tube de la cathode vers
l'anode.
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LA CONVERSION DENERGIE PAR FLUORESCENCE
Principe
Sur leur parcours, les électrons entrent en
collision avec les atomes de mercure, chaque
collision libère des photons, qui donnent des
rayons ultraviolet, invisibles.
Lintérieur du tube est tapissé de poudre
fluorescente, qui excitée par les rayon
ultraviolets, va rendre la lumière visible.
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LA CONVERSION DENERGIE PAR FLUORESCENCE
Constitution
Les tubes fluorescents sont donc composés
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LA CONVERSION DENERGIE PAR FLUORESCENCE
Constitution
Les tubes fluorescents sont donc composés
? D'une cathode et d'une anode. Ce sont des
fils de tungstène. ? D'un tube en verre de
diamètre 38 ou 26 mm avec un revêtement interne
de sel minéraux fluorescents.
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LA CONVERSION DENERGIE PAR FLUORESCENCE
Constitution
Les tubes fluorescents sont donc composés
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LA CONVERSION DENERGIE PAR FLUORESCENCE
Constitution
De plus pour assurer le fonctionnement du tube
fluorescent, il faut
? Un starter. Il ouvre brusquement un circuit
capacitif, en série avec des électrodes. ? Un
ballast, circuit inductif, qui provoque une
surtension ionisant latmosphère chargé de
vapeur de mercure et qui limite le courant
lors du fonctionnement. ? Eventuellement , un
condensateur permettant daméliorer le facteur
de puissance.
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LA CONVERSION DENERGIE PAR FLUORESCENCE
Remarque
Les substances fluorescentes utilisées pour
rendre visible les radiations ultraviolettes
provoquent un phénomène de papillotement
désagréable.
Il est possible déliminer cet inconvénient en
associant deux tubes de même nature, dont les
alimentations sont déphasés de 90 par lemploi
d un condensateur.
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LA CONVERSION DENERGIE PAR FLUORESCENCE
Caractéristiques principales
? Efficacité des tubes  correct  ( lt 100 Lm/W
) ? Indice de Rendu des Couleurs
convenable ? Durée de vie 6000 h ? Durée de
lallumage 4 à 6 min ? Faible prix de revient
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LA CONVERSION DENERGIE PAR FLUORESCENCE
utilisations
Les tubes fluorescents sont très utilisés dans
les locaux dhabitation ( garage ), les bureaux,
les ateliers, etc. Ils permettent dobtenir une
lumière se rapprochant de la lumière du jour.
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LA CONVERSION DENERGIE PAR FLUORESCENCE
Les lampes à économie dénergie
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LA CONVERSION DENERGIE PAR FLUORESCENCE
Caractéristiques principales
? Eclairage intense ? Durée de vie moyenne de 6
à 8 fois supérieure ? Economie d'énergie de
80 par rapport à une ampoule classique à
incandescence ? Très faible dégagement de
chaleur ? Choix nécessaire pour un éclairage
permanent et économique.
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LA CONVERSION DENERGIE PAR LUMINESCENCE
Les lampes à décharges
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LA CONVERSION DENERGIE PAR LUMINESCENCE
Principe
On provoque une décharge électrique dans un tube
rempli de gaz à faible pression. Cette décharge
électrique saccompagne de la production de
radiations lumineuses visibles ( la luminescence
). On appelle ces lampes, lampe à décharges.
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LA CONVERSION DENERGIE PAR LUMINESCENCE
Constitution
Une lampe à décharge fonctionne en régime darc,
elle comporte
? Une ampoule de forme ovoïde ou tubulaire,
contenant un mélange gazeux azote - argon (
éventuellement, lintérieur de lampoule est
revêtue dun poudrage fluorescent ),
? Un tube à décharge ou brûleur, muni à chacune
de ces extrémités délectrodes en tungstène et
contenant un gaz rare ( néon, argon, xénon.. )
pour favoriser lamorçage et une infime quantité
de métal, iodure métallique, mercure ou sodium,
? Une structure métallique assure le support et
lalimentation électrique.
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LA CONVERSION DENERGIE PAR LUMINESCENCE
Caractéristiques principales
? Efficacité des ampoules importante ( 180 lm/W
) ? Médiocre Indice de Rendu des Couleurs ? Durée
de vie 20000 h ? Flux lumineux important ( 47000
lm ) ? Prix dachat important
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LA CONVERSION DENERGIE PAR LUMINESCENCE
On distingue deux modes de fonctionnement des
lampes à décharges
? à cathode froide tubes luminescents et lampe
néon
Les lampes à décharges à cathode froide sont
utilisées pour léclairage des enseignes
lumineuses.
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LA CONVERSION DENERGIE PAR LUMINESCENCE
On distingue deux modes de fonctionnement des
lampes à décharges
? à cathode chaude tubes fluorescents, lampes à
vapeur de mercure, lampe à vapeur de sodium,
haute et basse pression.. )
Les lampes à décharge à cathode chaude sont
utilisées pour léclairage des routes ou des
grands espaces.
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DIFFERENTS MODES DECLAIRAGE
Pour obtenir un éclairage rationnel, il faut
? réaliser un éclairage suffisant ? répartir
uniformément la lumière ? éviter
l'éblouissement ? rechercher leffet décoratif de
léclairage ? choisir convenablement les
appareils pour obtenir le meilleur rendement.
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DIFFERENTS MODES DECLAIRAGE
Les appareils déclairages ou luminaires, sont
conçus pour satisfaire ces besoins. Les modes
déclairages sont définis par les différentes
façon de diriger la lumière sur les surfaces à
éclairer.
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FIN